Описание видов памяти

Описание видов памяти
Существует много различных типов системной памяти, но их все можно подразделить на две основные
подгруппы - статическая память(Static RAM) и динамическая память(Dynamic RAM). Эти два типа памяти
отличаются, прежде всего, различной в корне технологической реализацией - SRAM будет хранить
записанные данные до тех пор, пока не запишут новые или не отключат питание, а DRAM может хранить
данные лишь небольшое время, после которого данные нужно восстановить (регенерировать), иначе они
будут потеряны.
Рассмотрим достоинства и недостатки SRAM и DRAM:
1. Память типа DRAM, в силу своей технологии, имеет гораздо большую плотность размещения данных, чем
SRAM.
2. DRAM гораздо дешевле SRAM, но последняя производительнее и надежнее, поскольку всегда готова к
считыванию.
Статическая RAM.
В современных компьютерах SRAM используется как кэш второго уровня и имеет сравнительно небольшой
объем (обычно 128-1024 Кб). В кэше она используется именно потому, что к нему предъявляются очень
серьезные требования в плане надежности и производительности. Основную же память компьютера
составляют микросхемы динамической памяти.
Статическую память делят на синхронную и асинхронную. Асинхронная память уже не используется в
персональных компьютерах, она была вытеснена синхронной еще со времен 486-ых компьютеров.
Применение статической памяти не ограничивается кэш-памятью в персональных компьютерах. Серверы,
маршрутизаторы, глобальные сети, RAID-массивы, коммутаторы - вот устройства, где необходима
высокоскоростная SRAM. SRAM - очень модифицируемая технология - существует множество ее типов,
которые отличаются электрическими и архитектурными особенностями. В обычной синхронной SRAM
происходит небольшая задержка, когда память переходит из режима чтения в режим записи. Поэтому в 1997
г. несколько компаний представили свои технологии статической RAM без такой задержки. Это технологии
ZBT(Zero-Bus Turnaround - нуль-переключение шины) SRAM от IDT, и похожая NoBL(No Bus Latency - шина
без задержек) - SRAM от Cypress Semiconductor. ZBT SRAM, хотя и не стала стандартом де-факто, но
получила широкое применение, так как этот стандарт поддерживают такие компании, как IDT, Micron, Motorola
и IBM.
Динамическая RAM.
Память типа DRAM гораздо шире распространена в вычислительной технике благодаря двум своим
достоинствам перед SRAM - дешевизне и плотности хранения данных. Эти две характеристики динамической
памяти компенсируют в некоторой степени ее недостатки - невысокое быстродействие и необходимость в
постоянной регенерации данных. Сейчас существуют около 25-ти разновидностей DRAM, так как
производители и разработчики памяти пытаются угнаться за прогрессом в области центральных процессоров.
Ниже приведены основные типы динамической памяти - от старых Conventional и FPM DRAM до еще не
воплощенных в жизнь QDR, DDR SDRAM, RDRAM.
Conventional DRAM (Page Mode DRAM - DRAM со страничным доступом.)
Первыми микросхемами динамической памяти, запущенными в производство, были так называемые Page
Mode DRAM, или "обычная память". Этот тип DRAM осуществляет чтение каждой ячейки памяти за 5 тактов.
Каждая ячейка в обычной памяти читается/записывается независимо от другой. Память этого типа уже вряд
ли можно встретить в персональных компьютерах, разве что в стареньких двойках и тройках.
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - память с быстрым страничным доступом.)
Многие путают этот вид памяти с предыдущим и называют FPM DRAM - "обычной памятью". Отличие FPM от
просто PM DRAM состоит в том, что введена укороченная схема считывания данных после первой ячейки, то
есть первая ячейка будет считыватся за 5 тактов, а остальные - за 4. Этот вид DRAM можно встретить в
основном в 486-ых и в ранних компьютерах класса Pentium.
EDO RAM (Extended Data Out - память с усовершенствованным выходом данных.)
EDO RAM мало чем отличается от FPM - схема считывание данных была еще укорочена, при этом
достижимой стало считывание последующих за первой ячеек за 3 такта системной шины. Большим
достоинством этой памяти является ее обратная совместимость с FPM, то есть, если чипсет не поддерживает
данный вид памяти, то EDO будет работать как FPM DRAM. До сих пор память типа EDO доступна на
мировом рынке оперативной памяти. Эта память имеет спрос, так как это последний тип памяти,
выпускаемый под устаревшие разъемы типа SIMM. Хотя EDO RAM выпускалась и в модулях DIMM, она была
вытеснена SDRAM-памятью. Память типа EDO можно встретить в машинах класса Pentium 60-233 и в 486-ых.
BEDO (Burst EDO - пакетная EDO RAM.)
BEDO RAM содержала в себе очень хорошую идею - скапливать данные в тактовые пакеты. Практическая
реализация тоже не дала маху - все следующие за первой ячейки считывались за один такт. Но была одна
проблема - BEDO вышла слишком поздно и она, как и EDO имела "потолок частоты" в 66 МГц, а в то время
уже намечался переход на 100 МГц. А так как для BEDO нужен был специальный контроллер, то ради
технологии без будущего материнскую плату менять никто не хотел... Хотя все же BEDO RAM
использовалась в системах на базе Pentium Pro.
Это была системная память прошлого, давайте теперь рассмотрим технологии настоящего и будущего.
SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная DRAM.)
SDRAM синхронизирована с системным таймером, управляющим центральным процессором. Системные
"часы" управляют работой SDRAM, уменьшая задержки в процессе ожидания и существенно сокращая время,
требуемое на поиск данных в памяти. То есть, скорость доступа увеличивается благодаря тому, что данные
доступны во время каждого такта таймера и благодаря программируемому пакетному режиму передачи
данных. Получается, что SDRAM работает по одинаковой с BEDO RAM схеме(первая ячейка - 5 тактов,
остальные - 1), но первая имеет ряд преимуществ, самым главным из которых является то, что она работает
на частоте 100 МГц и выше. Вот уже полтора года SDRAM является стандартом для настольных систем. Она
выпускается исключительно в модулях DIMM. Найти этот вид памяти можно сейчас везде. Модули SDRAM, на
данный момент имеют несколько спецификаций - это РС66, PC100 и PC133. Эти спецификации означают
пригодность модулей SDRAM для работы соответственно с системной шиной 66, 100 и 133 МГц. На практике
же обычные, РС66 DIMM'ы могут работать на 100 МГц, а РС100 - на 133. Скоро должен произойти переход с
этого типа памяти на более новые. SDRAM также широко используется в графических адаптерах.
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM - SDRAM с удвоенной пропускной способностью.)
Этот тип памяти - следующая веха в развитии SDRAM. В отличие от обычной SDRAM DDR имеет двойную
синхронизацию. В результате, DDR позволяет читать данные по 2 уровням таймера, выполняя два чтения за
то же время, что лишь одно обращение обычной SDRAM. Таким образом при одинаковой частоте DDR
SDRAM будет иметь удвоенную пропускную способность. Совсем недавно объявили и еще более
"продвинутой" технологии SDRAM - QDR(Quad Data Rate, то есть с вчетверо большей пропускной
способностью). Прогнозируют, что QDR придет на смену DDR. Современные чипсеты пока еще не
поддерживают DDR SDRAM, но производители видеокарт вот-вот освоят эту технологию в своих новых
детищах.
RDRAM (Rambus DRAM - память Rambus.)
Память типа Rambus имеет уникальную технологию и протокол обмена, позволяющие передачу данных по
упрощенной шине, которая может работать на очень высокой частоте. RDRAM у Rambus лицензировала Intel,
и еще несколько крупных производителей системной памяти, но все же Rambus остается закрытым
стандартом, так как производители ни на йоту не должны нарушать спецификации компании. Существует три
вида Rambus - RDRAM, Concurrent RDRAM (параллельная RDRAM) и Direct RDRAM(прямая RDRAM, еще
одна аббревиатура - DR DRAM). Расскажем о них подробнее.
RDRAM
Первое поколение памяти от Rambus. Впервые применялся в графических станциях. Использует технологию
RSL (Rambus Signal Logic - сигнальная логика Rambus), которая использует высокоскоростную шину обмена
данных до 600MHz на обычных системах. Первый вариант технологии Rambus нашел применение в
высокопроизводительных графических станциях и приставке Nintendo 64.
Concurrent RDRAM
Разработанный в 1997 году, Concurrent Rambus использует усовершенствованный протокол обмена данных,
хорошо работающий даже на случайных ячейках данных. Это второе поколение RDRAM, которое показывает
очень хорошие результаты на всех видах приложений, особенно с повышенной загрузкой системной памяти.
Технология Concurrent Rambus позволяет передавать данные с помощью параллельного протокола, который
еще повышает эффективность. Несомненным плюсом этой технологии является совместимость с RDRAM
предыдущего поколения. Этот вариант памяти Rambus нигде, кроме RISC-серверов особо не применялся, но
сыграл свою роль, так как стал переходным этапом между RDRAM и DR DRAM.
Direct Rambus DRAM
Технология Direct Rambus является еще одним, третьим, поколением RDRAM. DR DRAM имеет те же уровни
сигналов,что и свои предшественники, но использует 16 битную шину, более высокие частоты (около 800Mhz)
и улучшенную системную логику ,которая повышает эффективность на 80%. Одноканальный модуль DR
DRAM будет обеспечивать пиковую пропускную способность в 1.6 Гбайт/сек, а двухканальный,
соответственно - 3.2 Гбайт/сек. Именно эту технологию Intel будет применять в их вечно откладывающемся
чипсете Camino(i820). Планировалось выпустить этот чипсет еще в сентябре, но Intel отложила его до ноября,
так же, как и процессор под этот чипсет - Coppermine(или наоборот). Предварительные тесты новой
платформы с Rambus памятью показывают, что она не дает заметного выигрыша перед РС100, а в чем-то и
вообще проигрывает. Также модули памяти Rambus - RIMM - неоправданно дороги по сравнению с РС100
памятью.
SLDRAM (SyncLink DRAM - DRAM синхронной связи.)
Этот тип памяти - детище консорциума(SyncLink Consortium или SLDRAM Consortium), который включает в
себя 12 ведущих производителей DRAM. Их цель - разработать тип памяти, не уступающий по возможностям
и производительности RDRAM, но с открытой архитектурой. По спецификациям SLDRAM похожа на RDRAM,
но с некоторыми усовершенствованиями. Воплощенные в жизнь опытные образцы SLDRAM пока уступают по
скорости аналогичным экземплярам от Rambus, но может удастся протолкнуть продукт на рынок, цель ведь
благородная…
Существует еще много типов динамической памяти, но они или не используются вообще, или очень
специализированные и массово не используются, или не получили поддержки со стороны производителей.
Это такие типы видеопамяти, как CDRAM (Cached DRAM - кэшированная память), SGRAM (Synchronous
Graphics RAM - синхронная графическая память), VRAM (Video RAM - память для видео), MDRAM (Multibank
DRAM - многобанковая DRAM), VCM (Virtual Channel Memory - память с виртуальными каналами), EDRAM
(Enhanced DRAM - усовершенствованная DRAM) и т.д.